LVS负载均衡群集---NAT模式

群集

群集表示大量服务器的集合体，以区分于单个服务器。通常只提供一个访问入口（域名或者IP地址），对外表现为一个整体。

群集的三种类型：

1. 负载均衡群集： 以提高应用系统的响应能力，尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标，获得高并发、高负载的整理性能。例如，DNS轮询、应用层交换、反向代理。
2. 高可用群集： 以提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用的容错效果。例如，故障切换、双机热备、多机热备。
3. 高性能运算群集： 以提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算能力。例如，云计算、网格计算。高性能运算群集的高性能依赖于分布式运算和并行计算，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力。

负载均衡的分层结构：

典型的负载均衡群集中，包括三个层次的组件。前端至少有一个负载调度器负责响应并分发来自客户端的访问请求，后端有大量真实服务器构成的服务器池来提供实际的应用服务，整个群集的伸缩性通过增加、删除服务器节点来完成，而这些过程对客户机是透明的，为了保持服务的一致性，所有节点使用共享存储设备。

• 第一层，负载调度器：这是整个群集的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP（虚拟IP）地址，也称为群集IP地址。
• 第二层，服务器池：群集所提供的应用服务有服务器池承担，其中的每个节点具有独立的RIP（真实IP）地址，只处理调度器分发来的客户机请求。
• 第三层，共享存储：为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。

负载均衡的工作模式

群集的负载调度技术可以基于IP、端口、内容等进行分发，其中基于IP的效率最高。基于IP的负载均衡模式中，常见的有地址转换、IP隧道和直接路由三种工作模式。

• 地址转换：简称NAT模式，类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口。服务器节点使用私有IP地址与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要犹豫其他方式。
• IP隧道：简称TUN模式，采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器。服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信。
• 直接路由：简称DR模式，采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络。负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道。

在以上三种模式中，NAT方式只需要一个公网IP地址，从而成为最易用的一种负载均衡模式，安全性也比较好，许多硬件负载均衡设备就是采用这种方式；相比较而言，DR模式和TUN模式的负载能力更加强大、适用范围更广，但是节点的安全性要稍差一些。

LVS虚拟服务器

LVS虚拟服务器是针对Linux内核开发的一个负载均衡项目，它实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用，为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法。
LVS现在已经是Linux内核的一部分，默认编译为ip_vs模块，必要时能够自动调用。

系统环境

• 负载调度器（网关）：内网：192.168.100.1 外网：12.0.0.1
• web服务器1：192.168.100.26 web：apache
• web服务器2：192.168.100.27 web：apache
• NFS服务器（存储）：192.168.100.29
• win7客户端测试：12.0.0.10

NFS服务器：192.1688.100.29

1. 安装（默认已经安装）

#先查询系统是否已经安装该软件包
rpm -q nfs-utils rpcbind

2. 没有安装，则使用以下命令安装

yum install -y nfs-utils rpcbind

3. 启动服务

systemctl start rpcbind.service
systemctl restart nfs.service

4. 创建共享目录并修改用户权限

mkdir -p /data/web1 /data/web2
chmod 777 /data/web1 /data/web2

5. 编辑配置文件

vi /etc/exports

/data/web1 192.168.100.0/24(rw,sync) #192.168.100.0/24网段可以读写、同步/data/web1目录
/data/web2 192.168.100.0/24(rw,sync) #192.168.100.0/24网段可以读写、同步/data/web2目录

6. 发布共享

exportfs -rv

7. 关闭防火墙及selinux

setenforce 0
systemctl stop firewalld.service

---

web服务器1：192.168.100.26

1. 安装apache

yum install -y httpd

2. 客户端查看、挂载

showmount -e 192.168.100.29
mount.nfs 192.168.100.29:/data/web1 /var/www/html

3. 创建默认首页文件

echo "<h1>this is web1 site.</h1>" > /var/www/html/index.html

4. 启动服务

systemctl enable httpd.service
systemctl start httpd.service

5. 关闭防火墙及selinux

setenforce 0
systemctl stop firewalld.service

测试

---

web服务器2：192.168.100.27 web：apache

1. 安装apache

yum install -y httpd

2. 客户端查看、挂载

showmount -e 192.168.100.29
mount.nfs 192.168.100.29:/data/web2 /var/www/html

3. 创建默认首页文件

echo "<h1>this is web2 site.</h1>" > /var/www/html/index.html

4. 启动服务

systemctl enable httpd.service
systemctl start httpd.service

5. 关闭防火墙及selinux

setenforce 0
systemctl stop firewalld.service

测试

---

负载调度器（网关）：外网：12.0.0.1 内网：192.168.100.1

1. 开启路由转发功能

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

2. 使配置生效

sysctl -p

3. 清空防火墙及设置snat地址转换

iptables -t nat -F
iptable -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.100.0/24 -j SNAT --to-sourcec 12.0.0.1

4. 加载LVS内核模块

modprobe ip_vs

5. 查看ip_vs模块版本

cat /proc/net/ip_vs

6. 安装管理软件

rpm -ivh /mnt/Packages/ipvsadm-1.27-7.el7.x86_64.rpm

7. centos7之后必须先保存后才可以启动服务，不然会报错

ipvsadm-save  > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

8. 创建虚拟服务器

#清空
ipvsadm -C
#添加虚拟服务器采用rr（轮询)的负载均衡算法
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
#添加真实服务器节点，分别为web1、web2服务器
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.26:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.27:80 -m

9. 查看群集节点状态（Masq：表示群集模式为NAT；若为Router则表示为DR模式）

ipvsadm -ln

10. 关闭selinux

setenforce 0

测试

win7测试客户机：

客户机能够ping通调度服务器

客户机对调度服务器进行访问，已实现了轮询访问